Définition: Nd: le laser YAG est la forme courte utilisée pour Garnet en aluminium yttrium dopé au néodyme. Il s’agit d’un système à l’état solide et à 4 niveaux car il se compose de 4 niveaux d’énergie.
Nd ion est un métal de terre rare et il est dopé avec du cristal d’hôte à l’état solide comme le grenat d’aluminium Yttrium (YAG – Y3Al5O12) pour former nd: yag laser. En raison du dopage, les ions yttrium sont remplacés par le nd3+ ions. De plus, la concentration de dopage est autour 0,725% par poids.
Son principe de travail est tel que lorsque le pompage optique est fourni à l’appareil. Ensuite, les ions ND sont élevés à des niveaux d’énergie plus élevés et leur transition produit un faisceau laser.
Ce laser émet généralement une lumière de longueur d’onde de presque 1,064 μm.
Construction de ND: YAG Laser
ND: Le laser YAG est essentiellement classé en 3 domaines qui sont le milieu actif, la source de pompage et le résonateur optique.
La figure ci-dessous montre la route comme la structure du laser YD: YAG:
Milieu actif: Ceci est également connu sous le nom de milieu laser et est la partie centrale de la structure, c’est-à-dire ND: YAG Crystal. Fondamentalement, lorsque la source d’énergie externe est fournie, les électrons de l’état d’énergie inférieur se déplacent vers un état d’énergie plus élevé, ce qui entraîne une action de lasage.
Source d’énergie externe: En raison de la différence dans les niveaux d’énergie, les électrons ont besoin d’un pompage externe afin d’effectuer une transition d’un état à l’autre. Ainsi, pour que les mesures de lasage aient lieu, une source de pompe externe est nécessaire.
Fondamentalement, comme une source de pompage optique, le tube flash xénon ou krypton est pris dans son cas.
La tige ND: YAG et le tube flash sont placées à l’intérieur d’une cavité elliptique, donc, ce maximum produit de la lumière peut atteindre la tige.
Résonateur optique: Les deux extrémités de la canne ND: YAG sont enduites d’argent. Cependant, une extrémité est entièrement recouverte d’argent afin d’obtenir une réflexion de lumière maximale.
Tandis que l’autre extrémité est partiellement enduite afin de fournir un chemin pour le rayon lumineux d’une source externe pour atteindre le milieu actif. Formant ainsi une cavité optique.
Travail de ND: YAG Laser
Il s’agit d’un système de 4 niveaux, c’est-à-dire; Il contient 4 niveaux d’énergie. Ainsi, dans cette section, nous discuterons du fonctionnement du laser ND: YAG à l’aide du diagramme de niveau d’énergie.
La figure ci-dessous montre le diagramme de niveau d’énergie à 4 états du laser ND: YAG:
Ici, e1 est l’état d’énergie le plus bas tandis que e4 est le niveau d’énergie le plus élevé. Cependant, initialement, les électrons en e1 est très plus élevé par rapport à e4.
Ainsi, lorsque l’énergie externe est fournie dans le milieu actif du laser. Puis les électrons présents dans l’état énergétique e1 gagne de l’énergie et passe à l’état énergétique E4. Cependant, comme e4 est un état instable et il présente une courte durée de vie.
Par conséquent, les électrons qui étaient excités à cet état par l’application de pompage externe ne resteront pas dans cet état pour une durée beaucoup plus longue et arrive à un état d’énergie inférieur E3 Très rapide mais sans rayonner de photon.
L’état énergétique e3 est l’état métastable et présente une durée de vie plus longue. Ainsi, les électrons de cet état particulier dureront une durée plus longue. En raison de ce nombre d’électrons, sera présent à l’état métastable E3. Atteignant ainsi l’inversion de la population.
Mais une fois que la durée de vie des électrons à l’état métastable est épuisée, ces électrons en libérant des photons viennent à un état d’énergie plus faible2.
E2 affiche également une durée de vie plus courte comme E4. Ainsi, les électrons présents dans e2 L’État viendra à E1 sans rayonnement d’énergie sous la forme d’un photon.
Ainsi, de cette façon, les électrons en gagnant un seul photon d’énergie libère l’énergie de 2 photons. De plus, comme le système est équipé de résonateurs optiques, donc un plus grand nombre de photons seront générés car l’énergie pompée sera réfléchie à l’intérieur du milieu actif.
De cette façon, plusieurs électrons sur la stimulation produisent des photons générant ainsi un faisceau laser cohérent de 1,064 µm.
Applications de ND: YAG Laser
Ceux-ci sont utilisés dans les applications militaires pour trouver la cible souhaitée. Ce type de laser trouve également sa demande dans le domaine médical à des fins chirurgicales. Ceux-ci sont également utilisés dans le soudage et la coupe de l’acier et dans le système de communication.